填料碳酸钙的制备及其形状与晶型控制研究进展.pdf

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1、·综述·IMSP化工矿物与加工2002年第4期文章编号：1008-752（42002）04-0001-04填料碳酸钙的制备及其形状与晶型控制研究进展!钱军民，金志浩（西安交通大学材料科学与工程学院，陕西西安710049）摘要：介绍了碳酸钙研究的新进展。主要讨论了普通碳酸钙、碳酸钙晶须和纳米碳酸钙的制备方法和机理，以及碳酸钙晶体的形状与晶型控制。关键词：填料；碳酸钙晶须；纳米碳酸钙；制备；机理中图分类号：TO127.1+3；TO327.8文献标识码：A碳酸钙（CaCO3）是重要的无机化工基本原料高达36.3m2/g。化学反应法是利用各种化学反之一，具有

2、原料丰富、生产工艺简单、能耗小、性能应制备CaCO3的方法，主要包括复分解法和碳化比较稳定等特点，能作为添加剂和补强剂广泛用法，如曹玮［2］根据微分区内可迅速形成“大尺寸”于橡胶、塑料、油墨、造纸、食品、医药等工业部门。均分散颗粒的观点，利用聚氧乙烯辛基苯酚醚为用CaCO3填充改性树脂除可以节省树脂、降低成表面活性剂将溶液分成微小区域，将CaCI2和本外，还可以改善制品的硬度、弹性模量、尺寸稳（NH4）2CO3溶液经超声波作用进行沉淀，即可得定性和热变形温度。但CaCO3与基体树脂界面缺到平均粒径为3.72!m的颗粒，标准偏差是0.乏亲和性，往往导致

3、冲击强度、拉伸强度等力学性437，尺寸分布很窄。能下降，加工性能变差，大大限制了其应用。为充2CaCO3晶须的制备分发挥其优点，拓展应用领域，克服缺点，广大科80年代以后，继中档价格的钛酸钾晶须和硫技工作者对CaCO3的制备及其形状与晶型控制进酸钙晶须的相继开发成功，质高价廉且储量丰富行了大量的研究工作。笔者对这些方面的进展进的CaCO3晶须开发研究出现了高潮。行了介绍。晶须是指以单晶形式生长的形状如短纤维，1普通CaCO3的制备但尺寸远比短纤维小的须状微晶体。其原子排列CaCO3的制备工艺可分为机械粉碎法和化学高度有序，基本无空洞、位错及结构不完整

4、等结构反应法。机械粉碎法就是将天然石灰石进行机械缺陷，是一种基本完全的晶体，其机械强度接近材粉碎，再经旋风分离器制得，如高延林［1］利用高速料原子间价键的理论强度。晶须的基本特点是长冲击式超微细粉碎技术，通过粉碎介质直接施加径比大，是一种力学性能十分优异的新型复合材作用力使颗粒变细，制得了超微细重质CaCO3，产料补强增韧剂。与颗粒状填料相比，用晶须改性品具有纯度高、白度好、活性强、超微细的特点，微塑料不仅可以大幅度改善塑料的力学性能，获得细粉体结构以圆球形为主，CaCO3含量大于99%，优越的弯曲弹性模量、弯曲强度和尺寸稳定性，还白度高于95%，平

5、均粒径2.5~5.0，比表面积可以改善塑料制品加工性能和热性能、提高制品!m!收稿日期：2002-01-101·综述·IM&P化工矿物与加工2002年第4期表面光洁度。CO2为主要原料，采用一次合成法，制成了CaCO晶须的制备方法有可溶性Ca2+盐和3A（lOH）3包覆CaCO3的复合晶须。将文石型CaCO3CO2-盐复分解法、C（aHCO）分解法、尿素水解332晶须与A（lOH）3晶体有机地结合起来，不仅保持法和C（aOH）2-CO2气液反应法等。如在C（aOH了CaCO3晶须的特点，又具有A（lOH）3的阻燃特）2-H2O-CO2反应系统中通过加

6、入晶种和添加性。其形成机理是两种先驱原料在碳酸化反应之剂，可使CaCO3优先在晶种两端结晶生长，生成晶前发生反应，形成了多面体的络合物3CaO·Al2O3·须［3］。6H2O，CaCO3同该络合物的相互作用诱发了CaCO3长径比是晶须的主要特性之一，而反应介质分子以文石相结构生长，且C（aOH）2和NaAlO2依对晶须的长径比有重要影响。用高聚物作为反应次发生碳酸化反应，形成A（lOH）3包覆CaCO3结介质对晶须的长径有较大影响，如在聚乙二醇水构。溶液中加入等摩尔的粉末无水碳酸钠和氯化钙，3纳米CaCO3的制备在30C恒温结晶化15d，可得到长度为

7、60~根据加工方法及产品性能的不同，CaCO3有150!m，直径为3~10!m，的碳酸钙晶须［4］。重质CaCO3、轻质CaCO3、纳米CaCO3和活性CaCO3CaCO3具有3种晶型，见表1。之分。表1碳酸钙的三种晶型已有的研究表明，填料粒径的微细化有利于改性塑料综合性能的提高。如微米级CaCO3主要晶型晶系特征形貌自然界存在形式用作填充剂，只能起到增量和降低成本的作用，而方解石六方纺锤体或立方体大理石、石灰石等文石斜方针状海洋沉积物、和珍珠层中纳米级CaCO3添加到橡胶、塑料中则具有明显的球霰石六方球形无补强作用，其硫化胶伸长率、撕裂性能、压缩变

8、形和耐屈挠性能都比添加一般CaCO3的高。在常温常压下方解石是稳定相，文石是亚稳纳米CaCO3的合成方法有多